基于单片机的步进电机控制课程设计

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1、单片机课程设计江南大学物联网工程学院课程设计报告课程名称：单片机原理及应用设计题目：基于单片机的步进电机控制器设计班级：姓名：学号：指导教师：评分：2013年6月29日单片机课程设计目录一、设计目的2二、设计要求2三、仪器设备2四、主要芯片及硬件原理说明31、芯片说明32、硬件原理说明5五、程序清单10六、设计体会141单片机课程设计一、设计目的：通过具体小型测试系统设计，实践单片机系统设计及调试的全过程，以加深对单片机内部结构、功能和指令系统的理解，并进一步学习单片机开发系统的应用及一些外围芯片的接口和编程方法，初步掌握单片机系统

2、的硬、软件设计技术及调试技巧。二、设计要求：1）电机转速可以平稳控制2）通过键盘和显示器可以设置电机转速3）显示电机的速度趋势三、仪器设备：1）PC机（已安装程序编写和调试的相关软件）2）购买的51单片机学习开发板MINIV23）数据线4）28BYJ-48步进电机14单片机课程设计四、主要芯片及硬件原理说明：芯片说明:1）AT89C51单片机89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术

3、制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器。89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2）电机驱动芯片ULN2003A大电流达林顿阵列，由八个硅NPN达林顿管组成。可直接驱动继电器、电动机等，其内部电路如下：14单片机课程设计3）锁存器74ACQ573SC74ACQ573SC芯片为D型透明锁存器，其封装、内部电路、引脚功能如下：14单片机课程设计硬件电路及其原理说明：1）控制模块：该部分电路为单片机最小系

4、统与控制按键的原理电路。在最小系统中，使用晶振频率为12MHZ，复位电路具有上电自动复位与手动复位2中功能，使用内部程序存储功能。P3.2~P3.6接独立按键，分别为控制电机的正转、反转、停止、加速、减速，P3.2和P3.3为外部中断引脚，但程序中统一使用按键检测的方法来读取控制信号，未使用中断。系统由电脑USB接口供电，电压为5V，符合系统工作要求。2）显示模块：14单片机课程设计显示电路中使用8段共阴极独立数码管，数码管带有选通端（com引脚）。本系统使用3个数码管，第一个数码管显示速度等级，速度等级分为1~8，等级越高速度越高

5、。第二个数码管显示电机的运行方向，“0”代表电机停止运转、“1”带表电机正转、“2”代表电机反转。第三个数码管显示电机运行趋势，“P”代表电机平稳运行，“-”代表电机减速，“+”代表电机加速。数码管位选数据和段选数据由P0口控制，数码管的显示中需要2个锁存器74ACQ573SC分别锁存位选和段选信号。2个锁存器的片选信号分别由P^6和P2^7引脚控制。位选信号为0时，对应数码管被选通；段选信号为1时对应的数码管内部LED被点亮。所以数码管的段选数码表和位选控制如下：数码管段选数码表P0口输出0x3f0x060x5b0x4f0x660

6、x6d0x7d数码管显示值0123456P0口输出0x070x7f0x6f0x460x400x73数码管显示值789类似“+”-P14单片机课程设计位选控制P0口输出0xfe0xfb0xf7被选通的数码管第一个第二个第三个原理图如下：14单片机课程设计1）驱动模块：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定

7、的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。本系统使用28BYJ-484相5线制步进电机,由于单片机输出电流较小无法直接驱动步进电机运转，所以需要经过ULN2003A电流放大芯片放大后，才能驱动电机。28BYJ-48硬件特性：1.额定电压：12VDC(另有电压：5V、6V、24V)2.减速比：1/64(另有减速比：1/16、1/32)3.步距角：5.625°/644.驱动方式：4相8拍5.直流电阻：200Ω±6.空载牵入频

8、率：≥600Hz7.空载牵出频率：≥1000Hz8.牵入转矩：≥34.3mN.m(120Hz)本设计采用8拍运行方式，即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA的运行方式。程序中对应的正转、反转数码表如下：14单片机课程设计正转数码表0